Ученые вакцины говорят, что их «Святой Грааль» должен стимулировать иммунитет, длящийся целую жизнь. Живые вирусные вакцины, такие как вакцины против оспы или желтой лихорадки обеспечивают иммунную защиту, длящуюся несколько десятилетий, но несмотря на их успех, ученые остались в темноте относительно того, как они вызывают такой длительный иммунитет.Ученые из Центра Вакцины Эмори проектировали крошечные наночастицы, напоминающие вирусы в размере и иммунологическом составе и вызывающие пожизненный иммунитет у мышей.
Они проектировали частицы, чтобы подражать иммунно стимулирующим эффектам одной из самых успешных вакцин, когда-либо развитых – вакцина против желтой лихорадки. Частицы, сделанные из биоразлагаемых полимеров, имеют компоненты, которые активируют два различных частей врожденной иммунной системы и могут использоваться наравне с материалом от многих различных бактерий или вирусов.Результаты описаны в проблеме этой недели Природы.
«Эти результаты обращаются к продолжительной проблеме в vaccinology: как успешные вакцины вызывают длительный иммунитет?» говорит ведущий автор Бали Пулендрэн, доктор философии, преподаватель Чарльза Говарда Кэндлера патологии и лабораторной медицины в Медицинской школе Университета Эмори и исследователя в Национальном Научно-исследовательском центре Примата Yerkes.«Эти частицы могли обеспечить мгновенный способ протянуть недостаточные поставки, когда доступ к вирусному материалу ограничен, такие как пандемический грипп или во время появляющейся инфекции. Кроме того, существует много болезней, таких как ВИЧ, малярия, туберкулез и лихорадка, это все еще испытывает недостаток в эффективных вакцинах, где мы ожидаем, что этот тип гена – усилителя иммунитета мог играть роль».
Одна инъекция живой вирусной вакцины против желтой лихорадки, развитой в 1930-х лауреатом Нобелевской премии Максом Тейлером, может защитить от болезнетворных форм вируса в течение многих десятилетий. Pulendran и его коллеги занимались расследованиями, как люди отвечают на вакцину против желтой лихорадки в надеждах на подражание ему.
Несколько лет назад они установили, что вакцина против желтой лихорадки стимулировала многократные подобные Потерям рецепторы (TLRs) во врожденной иммунной системе. TLRs присутствуют у насекомых, а также млекопитающих, птиц и рыбы.
Они – молекулы, выраженные клетками, которые могут ощутить части вирусов, бактерий и паразитов и могут активировать иммунную систему. Группа Пулендрэна продемонстрировала, что иммунная система ощутила вакцину против желтой лихорадки через многократный TLRs, и что это требовалось для иммунитета, вызванного вакциной.«TLRs походят на шестое чувство в наших телах, потому что у них есть изящная возможность ощутить вирусы и бактерии, и передать эту информацию, чтобы стимулировать иммунную реакцию», говорит Пулендрэн. «Мы нашли, что, чтобы получить лучшую иммунную реакцию, Вы должны поразить больше чем один вид подобного Потерям рецептора.
Наша цель состояла в том, чтобы создать синтетическую частицу, выполняющую эту задачу».Постдокторант Эмори Судхир Пай Кастужи, доктор философии, создал крошечные частицы, обитые молекулами, включающими подобные Потерям рецепторы.
Он работал с коллегой Ниреном Мерти, доктором философии, адъюнкт-профессором в Отделении Уоллеса Х. Коултера Биомедицинской техники в Технологическом институте Джорджии и Университете Эмори.«Мы очень взволнованы о построении на этой платформе, чтобы проектировать улучшенные вакцины от существующих и появляющихся инфекционных болезней,» говорит Кастури, основной автор, работающий в лаборатории Пулендрэна в Центре Вакцины Эмори.
Один из компонентов частиц является MPL (липид монофосфорила A), компонент бактериальных клеточных оболочек и другого является imiquimod, химикат, подражающий эффектам вирусной РНК. Частицы сделаны из PLGA – поли-(молочной кислоты)-co-(гликолевая кислота) – синтетический полимер, используемый для биоразлагаемых трансплантатов и швов.
Все три компонента одобрены FDA для человеческого использования индивидуально. В течение нескольких десятилетий единственная одобренная FDA добавка вакцины была квасцами, пока вакцина против рака шейки матки, содержащая MPL, не была одобрена в 2009.
Из-за различий в иммунной системе между мышами и обезьянами, ученые заменили imiquimod связанным химическим резиквимодом для экспериментов на обезьянах.У мышей частицы могут стимулировать производство антител к белкам от бактерий вируса гриппа или сибирской язвы несколько порядков величины эффективнее, чем квасцы, авторы нашли. Кроме того, иммуноциты сохраняются в лимфатических узлах в течение по крайней мере 18 месяцев, почти целая жизнь мыши.
В экспериментах с обезьянами наночастицы с вирусным белком могли вызвать прочные реакции, больше, чем пять раз реакция, вызванная дозой того же вирусного белка, данного отдельно без наночастиц.Исследование было поддержано Национальными Институтами Здоровья и Фондом Билла и Мелинды Гейтс.Ссылка: doi:10.1038/nature09737
С.П. Кастури и др. Программирование величины и постоянства гуморальных иммунных ответов с врожденным иммунитетом. Природа (2011).
Источник:Университет Эмори